In base alla temperatura di esercizio e alle esigenze di raffreddamento, i rilevatori a infrarossi possono essere suddivisi in raffreddati e non raffreddati. I sensori di imaging termico non raffreddati funzionano a temperatura ambiente, con una risposta lenta e una sensibilità relativamente bassa. I rilevatori a infrarossi raffreddati, invece, operano a temperature criogeniche. La ragione è che il rilevatore a infrarossi raffreddato è essenzialmente un rilevatore di fotoni e deve essere raffreddato a basse temperature per funzionare al meglio.
I sistemi di imaging termico sono utilizzati per osservare le sorgenti di calore. Per ottenere la massima sensibilità del sistema, la maggior parte dei sistemi di imaging termico utilizza rilevatori raffreddati criogenicamente, che tipicamente operano a temperature di azoto liquido di 77K o inferiori. Se questi array a piano focale (FPA) rilevatori a infrarossi possono rilevare l'energia termica oltre la scena visualizzata, la sensibilità si riduce.
Inoltre, se l'entità dell'energia non proveniente dalla scena varia con il campo visivo, può derivare una distorsione indesiderata dell'immagine. Per massimizzare la sensibilità del sistema ed evitare la distorsione dell'immagine, l'FPA a infrarossi deve essere raffreddato criogenicamente e montato in una "bottiglia" o assemblaggio Dewar termicamente isolato. I sistemi originali incorporavano bottiglie sottovuoto in miniatura, chiamate dewar, che venivano riempite con azoto liquido.
Il rilevatore a infrarossi raffreddato è il componente principale del sistema di imaging termico raffreddato. Un ambiente a bassa e costante temperatura adatto è formato da un micro-refrigeratore criogenico, in modo che il rilevatore fotoelettrico sensibile agli infrarossi, confezionato nel corpo principale del dewar ad altissimo vuoto, possa convertire la radiazione infrarossa in segnali elettrici. Quindi i segnali elettrici verranno raccolti e amplificati dal circuito di lettura per elaborare l'immagine e, infine, emettere immagini o video che possono essere osservati dall'occhio umano.